(57)【要約】      （修正有）【課題】  蛍光センサー製造の単純化およびコスト削減、全く同一のデバイスを用いて分析される溶液の範囲の拡大、蛍光センサーを利用する分析方法の動力学的特徴の改善ならびにＸ線蛍光法を使用する分析感度の上昇に存在する技術的成果の達成を目的とする。【解決手段】  本発明は、マルチチャネル構造に基づく蛍光センサーを提供し、このセンサーは、マルチチャネル構造の端面の１つの側においてマイクロチャネル内に配置される吸着微粒剤を備える、マイクロチャネルを備え、蛍光センサーは、マルチチャネル構造が、キャピラリー全体でマイクロチャネルを形成する１本のポリキャピラリーチューブであり、マイクロチャネルは、２層の不混和性物質で充填され、このうちの１層は水または水溶液から形成され、もう１層は有機物質から形成されており、マイクロチャネル内に配置される吸着微粒剤は、水または水溶液の層に置かれている点で特徴付けられる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マルチチャネル構造に基づく蛍光センサーであって、該センサーは、該マルチチャネル構造の端面の１つの側においてマイクロチャネル内に配置される吸着微粒剤を備える、マイクロチャネルを備え、該蛍光センサーは、該マルチチャネル構造が、キャピラリー全体で該マイクロチャネルを形成する１本のポリキャピラリーチューブであり、該マイクロチャネルは、２層の不混和性物質で充填され、このうちの１層は水または水溶液から形成され、もう１層は有機物質から形成されており、該マイクロチャネル内に配置される該吸着微粒剤は、水または水溶液の層に置かれている点で特徴付けられる、センサー。
【請求項２】
前記吸着微粒剤が、自由に動けるように、水または水溶液の層に配置される点で特徴付けられる、請求項１に記載のセンサー。
【請求項３】
前記マイクロチャネルを充填する層の１つを形成する前記有機物質が、液相中にある点で特徴付けられる、請求項１または請求項２に記載のセンサー。
【請求項４】
前記異なるマイクロチャネルが、異なる吸着剤の顆粒を含む点で特徴付けられる、請求項３に記載のセンサー。
【請求項５】
前記異なるマイクロチャネルが、全く同一の吸着剤の顆粒を含む点で特徴付けられる、請求項３に記載のセンサー。
【請求項６】
前記マイクロチャネルを充填する層の１つを形成する前記有機物質が固相中にある点で特徴付けられる、請求項１または請求項２に記載のセンサー。
【請求項７】
前記異なるマイクロチャネルが、全く同一の吸着剤の顆粒を含む点で、特徴付けられる、請求項６に記載のセンサー。
【請求項８】
前記異なるマイクロチャネルが、異なる吸着剤の顆粒を含む点で特徴付けられる、請求項６に記載のセンサー。
【請求項９】
吸着微粒剤を含有する前記水または水溶液の層の厚みが、３ミリメートルを超えない点で特徴付けられる、請求項１に記載のセンサー。
【請求項１０】
前記マイクロチャネルを充填する層の１つを形成する前記有機物質が、液相中にある点で特徴付けられる、請求項９に記載のセンサー。
【請求項１１】
前記マイクロチャネルを充填する層の１つを形成する前記有機物質が、固相中にある点で特徴付けられる、請求項９に記載のセンサー。
【請求項１２】
前記異なるマイクロチャネルが全く同一の吸着剤の顆粒を含む点で特徴付けられる、請求項１、２および９〜１１のいずれか１項に記載のセンサー。
【請求項１３】
前記マイクロチャネルを充填する層の１つを形成する前記有機物質が、光学的に透明であるか、または線透過性であり、かつ、前記ポリキャピラリーチューブが、対応して、光学的放射またはＸ線放射を透過できるように作成される点で特徴付けられる、請求項１２に記載のセンサー。
【請求項１４】
前記異なるマイクロチャネルが異なる吸着剤の顆粒を含む点で特徴付けられる、請求項１、２および９〜１１のいずれか１項に記載のセンサー。
【請求項１５】
前記マイクロチャネルを充填する層の１つを形成する前記有機物質が、光学的に透明であるかまたはＸ線透過性であり、かつ、前記ポリキャピラリーチューブが、対応して、光学的放射またはＸ線放射を透過できるように作成される点で特徴付けられる、請求項１４に記載のセンサー。
【請求項１６】
前記マルチチャネル構造が、真っ直ぐなポリキャピラリーチューブの形態で作成される点で特徴付けられる、請求項１、２、４、５、７〜１１、１３および１５のいずれか１項に記載のセンサー。
【請求項１７】
前記ポリキャピラリーチューブが、ガラスまたは石英から作成される点で特徴付けられる、請求項１６に記載のセンサー。
【請求項１８】
前記マルチチャネル構造が、曲がったポリキャピラリーチューブの形態で作成される点で特徴付けられる、請求項１、２、４、５、７〜１１、１３および１５のいずれか１項に記載のセンサー。
【請求項１９】
前記ポリキャピラリーチューブが、ガラスまたは石英から作成される点で特徴付けられる、請求項１８に記載のセンサー。
【請求項２０】
前記マルチチャネル構造が、その横軸寸法よりも短い長さを有するタブレットの形態のポリキャピラリーチューブとして作成される点で特徴付けられる、請求項１、２、４、５、７〜１１、１３および１５のいずれか１項に記載のセンサー。
【請求項２１】
前記ポリキャピラリーチューブが、ガラスまたは石英から作成される点で特徴付けられる、請求項２０に記載のセンサー。
【請求項２２】
前記マイクロチャネルを充填する層の１つを形成する前記有機物質が、光学的に透明であるかまたはＸ線透過性であり、かつ、前記ポリキャピラリーチューブが、対応して、光学的放射またはＸ線放射を透過できるように作成される点で特徴付けられる、請求項１、２、４、５、７〜１１、１７、１９および２１のいずれか１項に記載のセンサー。
【請求項２３】
前記マルチチャネル構造が、真っ直ぐなポリキャピラリーチューブの形態で作成される点で特徴付けられる、請求項２２に記載のセンサー。
【請求項２４】
前記マルチチャネル構造が、曲がったポリキャピラリーチューブの形態で作成される点で特徴付けられる、請求項２２に記載のセンサー。
【請求項２５】
前記マルチチャネル構造が、その横軸寸法よりも短い長さを有するタブレットの形態の、１本のポリキャピラリーチューブとして作成される点で特徴付けられる、請求項２２に記載のセンサー。
【請求項２６】
前記ポリキャピラリーチューブが、ガラスまたは石英から作成される点で特徴付けられる、請求項１、２、４、５、７〜１１および２３〜２５のいずれか１項に記載のセンサー。
【請求項２７】
前記ポリキャピラリーチューブが、その横軸寸法よりも大幅に小さいマイクロチャネル壁の厚みを有するように作成される点で特徴付けられる、請求項１、２、４、５、７〜１１、１５、１７、１９、２１および２３〜２５のいずれか１項に記載のセンサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学的分析および生物学的分析の分野に関し、かつ、水溶液および有機溶液（すなわち、天然水および、測定される低濃度の無機成分および有機成分を含有する、技術関連溶液、ならびに、生物学的に活性な化合物を含有する溶液）の定性分析および定量的分析のための高感度な分析デバイスの開発のために使用され得る。
【背景技術】
【０００２】
化学的センサーおよび生物学的センサー（非特許文献１〜５）は、分析のためにサンプル採集およびプリコンディショニングを行うことなく、そのセンサーが浸される媒体のイオンまたは分子の組成に関する直接的な情報を提供する感知要素である。センサーは、任意の分析用記録デバイスと組み合せて使用される。溶液中の微量成分の測定のために使用されるために、センサーは、これらの溶液からの測定される成分の選択的な吸着のための能力、ならびに、分析用記録デバイスの検出限界を超える濃度までこれらの成分を蓄積する能力を保有するべきである。インライン（流れに対して真っ直ぐな）様式またはオンライン（迂回する流れの）様式で分析される水流の慣用的なモニタリング（微量成分の濃度の変化の追跡）を提供する必要がある場合、これらのセンサーは、良好な動力学的応答−分析される流れにおける実質的な濃度変化のものよりも短い特性時間において、平衡蓄積の高速到達のための能力を保有するべきである。任意のセンサーの心臓部は、固定化された（センサーのアクセス可能な表面に結合された）活性物質であり、決定される成分と選択的に相互作用し得る。種々のセンサーは、化学的チップまたは生物学的チップ（非特許文献３〜５）、１つのセンサーまたは異なる特性を有するセンサーのセットにおいて異なる活性物質のセットを含有する分析用センサーを含み、この各々が、特定の型の活性物質を含有する。化学的チップまたは生物学的チップは、１回の測定に対する応答としての数的形態ではなく、混合物全体の緻密かつ正確な特性（「フィンガープリンティング」）である、いくつかのパターン（二次元画像または三次元画像）の形態で、分析される混合物に関する情報を提供する。互いの物質の存在および濃度を特徴付けるこのようなイメージの各点は、かなり正確ではないが、このような点の複数の重複と、統合画像の形態のさらなる情報に起因して、チップが、分析の本質的に完全な選択性および曖昧さを確証し得る。化学的チップおよび生物学的チップの開発は、ごく最近始まった。文献においては、電子（化学）「ノーズ（ｎｏｓｅ）」または電気（化学）「タング（ｔｏｎｇｕｅ）」の概念がまた、異なる特性を備える一連のセンサーに起因して、生きている生物体に類似する選択性が達成されることを協調するために、化学的チップに関して使用される（非特許文献６）。
【０００３】
異なる型の公知の化学センサーとしては、以下が挙げられる（非特許文献１）：電気化学センサー（イオン選択的電極のような電位差測定トランスデューサを含む）;場トランジスタおよび他のデバイスに基づく電気センサー、電磁センサー、温度測定センサー、ならびに、ピエゾ電気特性または音響特性における変化に起因する、選択的な成分の蓄積に対して感受性のセンサー。上記の分析用センサーの主な欠点は、決定される成分の限定的な範囲にあり−分離センサーは、実質的に各成分について、特定の型の活性物質を有するように設計されるべきである。加えて、特定のアプローチに基づく生物学的センサーを作製することは困難である。
【０００４】
上記の欠点は、光学的およびＸ線蛍光センサーにおいて排除され（非特許文献２）、ここで、活性物質は、多数の無機、有機または生物学的に活性な成分に対する群選択性を保有し得る。固定化された活性物質上のこれらの成分の吸着の後、活性物質を有するアクセス可能な表面を、ＵＶレーザーまたはＸ線放射源による励起照射によって処理する。第１の場合において、蛍光（発光）スペクトルが可視領域において観察され、そして、第２の場合において、Ｘ線蛍光スペクトルが観察される。特定の方法の分析特性を有することにより、決定される成分の別個のスペクトルバンドを観察することが可能となり、多成分混合物の同時分析に対する可能性が生じる。
【０００５】
測定される環境成分と相互作用する活性物質が、多数の単層を含む吸着層を形成する固体孔性物質の膜または微粒剤（ｍｉｃｒｏｇｌａｎｕｌｅ）上に適用される（染込ませる）か、または、化学結合される、蛍光センサーが公知である（非特許文献７）。上記デバイスの主な欠点は、センサーの各活性表面部分から別個のシグナルを得ることを可能にするチップとして使用され得ないという事実に存在する。
【０００６】
特定の欠点は、液体活性物質を有する固体活性物質または微小管の微粒剤の単層を使用することにより排除される。蛍光センサー（バイオチップ）が公知であり（特許文献１、非特許文献８）、ここで、分析される媒体からの生物学的活性高分子と選択的に相互作用する活性物質が、特定の規則的な様式でチャネルまたはピンホールに配置され、リトグラフィー法または他の方法によりガラス、石英、セラミック、プラスチックまたは他の不活性材料から作製された特性のキャリア中で切断される。現在では、このようなデバイスにおいて達成可能な活性成分を有する微小領域の数は、数千単位を超えない。このことは、Ｘ線蛍光法を利用する分析の感度（検出限界）の減少を生じる。
【０００７】
技術本質において提案されるデバイスに最も近いものは、特許文献２に記載されるような、マルチチャネル構造に基づいた蛍光センサーである。このセンサーは、多数の光ファイバーを含む束の焼結により得られ、各々が、ガラスまたは石英またはポリマーの２つのグレードにより形成される２つの同軸層からなる。得られる束の端面の一方は、各線維において（約１０ミクロンの深さまで）内部層をエッチングするために化学物質で処理され、活性試薬でコーティングされた固体活性吸着剤物質または固体不活性物質のミクロスフェアが、形成されるチャネル（「マイクロウェル」）内に配置かつ固定される。単層の微粒剤が、各チャネルに配置される１つのミクロスフェアにより得られる。マイクロチャネル内のミクロスフェアの分散は、揮発性液体における超音波または懸濁液からの他の撹拌を使用することによって達成され、次いで、これが蒸発される。チャネル内のミクロスフェアの固定は、異なる浸透性を有する有機物質からのマルチチャネル構造端面の表面上にフィルムを合成することによって達成される。固定の別の方法は、液体からのチャネル内の微粒剤の分散を包含し、この液体において、顆粒は膨張せず、その後、別の液体で処理され、この別の液体において、上記顆粒は、膨張し、固定される。従って、記載されるデバイスは、開いたマイクロチャネルを有するマルチチャネル構造に基づく蛍光センサーである。この開いたマイクロチャネルの各々は、その端面の一つに、吸着微粒剤を含む。
【特許文献１】ロシア連邦特許第２１５７３８５号明細書
【特許文献２】米国特許第６，０２３，５４０号明細書
【特許文献３】ロシア連邦特許第２０９６３５３号明細書
【特許文献４】独国特許第４４１１３３０号明細書
【特許文献５】ロシア連邦実用新案特許第３１８５９号明細書
【特許文献６】米国特許第５，１９２，８６９号明細書
【非特許文献１】Ｇ．Ｋ．Ｂｕｄｎｉｋｏｖ，Ｗｈａｔ  ｉｓ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｓｅｎｓｏｒｓ／／Ｓｏｒｏｓ  Ｅｄｕｃａｔｉｏｎａｌ  Ｊｏｕｒｎａｌ，１９９８，Ｎｏ．３，ｐ．７２−７６
【非特許文献２】Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  Ｃｈｅｍｏｓｅｎｓｏｒｓ  ｆｏｒ  Ｉｏｎ  ａｎｄ  Ｍｏｌｅｃｕｌｅ  Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ，ＡＣＳ  Ｓｙｍｐ．Ｓｅｒ．／Ａ．Ｗ．Ｃｚａｒｎｉｋ編／／ＡＣｈＳ  Ｐｕｂｌ．，Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，ＤＣ  １９９２，ｐ．２２５
【非特許文献３】Ｒｅｖｉｅｗｓ：Ｔｈｅ  Ｃｈｉｐｐｉｎｇ  Ｆｏｒｅｃａｓｔ／／Ｎａｔｕｒｅ  Ｇｅｎｅｔｉｃｓ，１９９９，Ｖ．２１，ｐ．１−６０
【非特許文献４】Ｇｉｌｂｅｒｔ  Ｗ．，ＤＮＡ  ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ  ａｎｄ  ｇｅｎｅ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ／Ｓｃｉｅｎｃｅ，１９８１，Ｖ．２１４，ｐ．１３０５−１３１２
【非特許文献５】Ｖ．Ｂａｒｓｋｉｊ，Ａ．Ｋｏｌｃｈｉｎｓｋｉｊ，Ｙｕ．Ｌｙｓｏｖ，Ａ．Ｍｉｒｚａｂｅｋｏｖ，Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  ｍｉｃｒｏｃｈｉｐｓ  ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ  ｎｕｃｌｅｉｃ  ａｃｉｄｓ，ｐｒｏｔｅｉｎｓ  ａｎｄ  ｏｔｈｅｒ  ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ  ｉｍｍｏｂｉｌｉｚｅｄ  ｉｎ  ｈｙｄｒｏｇｅｌ：ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ａｎｄ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ｉｎ  ｇｅｎｏｍｉｃｓ／／Ｍｏｌｅｋｕｌｙａｒｎａｙａ  Ｂｉｏｌｏｇｉｙａ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｉｏｌｏｇｙ），２００２，Т．３６，ｐ．５６３−５８４
【非特許文献６】Ｓ．Ａｍｐｕｅｒｏ，Ｊ．Ｏ．Ｂｏｓｓｅｔ，Ｔｈｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｎｏｓｅ  ａｐｐｌｉｅｄ  ｔｏ  ｄａｉｒｙ  ｐｒｏｄｕｃｔｓ：ａ  ｒｅｖｉｅｗ／／Ｓｅｎｓｏｒｓ  ａｎｄ  Ａｃｔｕａｔｏｒｓ  Ｂ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ，２００３，Ｖ．９４，ｐ．１−１２
【非特許文献７】Ｓｅｉｔｚ  Ｗ．Ｒ．，Ｆｉｂｅｒ  ｏｐｔｉｃ  ｓｅｎｓｏｒｓ／／Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．，１９８４，Ｖ．８６，Ｎｏ．１，ｐ．１６−２５
【非特許文献８】Ｐ．Ｚｈａｎｇ，Ｔ．Ｂｅｃｋ．，Ｗ．Ｔａｎ，Ｄｅｓｉｇｎ  ａ  ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｂｅａｃｏｎ  ｗｉｔｈ  ｔｗｏ  ｄｙｅ  ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，Ａｎｇｅｗａｎｄｔｅ  Ｃｈｅｍｉｅ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｅｄｉｔｉｏｎ，２００１，Ｖ．４０，ｐ．４０２−４０５
【非特許文献９】Ａ．Ｓ．Ｓｃｈｅｒｂａｋｏｖ，Ｓ．Ｍ．Ｃｈｅｒｅｍｉｓｉｎ，Ｖ．Ｖ．Ｄａｎｉｃｈｅｖ，Ｖ．Ｓ．Ｏｚｅｒｏｖ，Ｆｏｃｕｓ−１  Ｘ  ｒａｙ  ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ，Ｐｒｏｃｅｅｄ．ＳＰＩＥ，２０００，Ｖ．４１５５，ｐ．１３１−１３７
【非特許文献１０】Ｖ．Ａ．Ａｒｋａｄ’ｅｖ，Ａ．Ｐ．Ｋｏｌｏｍｉｊｔｓｅｖ，Ｍ．Ａ．Ｋｕｍａｋｈｏｖ，Ｉ．Ｙｕ．Ｐｏｎｏｍａｒｅｖ，Ｉ．Ａ．Ｋｈｏｄｅｅｖ，Ｙｕ．Ｐ．Ｃｈｅｒｔｏｖ，Ｉ．Ｍ．Ｓｈａｋｈｐａｒｏｎｏｖ．Ｗｉｄｅ−ｂａｎｄ  Ｘ  ｒａｙ  ｏｐｔｉｃｓ  ｗｉｔｈ  ａ  ｌａｒｇｅ  ａｎｇｕｌａｒ  ａｐｅｒｔｕｒｅ．Ｕｓｐｅｋｈｉ  Ｆｉｚｉｃｈｅｓｋｉｋｈ  Ｎａｕｋ（Ａｄｖａｎｃｅｓ  ｉｎ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｓｃｉｅｎｃｅｓ），Ｍａｒｃｈ  １９８９  г．，Ｖ．１５７，Ｉｓｓｕｅ  ３，ｐ．５２９−５３７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記デバイスの主な欠点としては、以下が挙げられる：複雑な製造技術、その固定の間の微粒剤表面の実質的な部分のブロッキングに関する満足できない動力学的特徴、ならびに、デバイスの一体性を維持するための微粒剤の膨張限界を制限するための必要性に関する分析対象の制限された性質。特定のデバイスの別の欠点は、このようなセンサーを使用するＸ線蛍光分析に対する低い検出限界を達成することができないことに存在する。このことは、光ファイバーの外側層および内側層の厚みが同等である事実に起因し、その結果、端面の単位表面あたりの吸着剤顆粒の数は、些細なものであり、従って、端面の単位表面あたり分析される、吸着した物質の密度は同様に些細なものとなる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一つの実施形態において、本発明は、マルチチャネル構造に基づく蛍光センサーを提供し、このセンサーは、このマルチチャネル構造の端面の１つの側においてマイクロチャネル内に配置される吸着微粒剤を備える、マイクロチャネルを備え、この蛍光センサーは、このマルチチャネル構造が、キャピラリー全体でこのマイクロチャネルを形成する１本のポリキャピラリーチューブであり、このマイクロチャネルは、２層の不混和性物質で充填され、このうちの１層は水または水溶液から形成され、もう１層は有機物質から形成されており、このマイクロチャネル内に配置されるこの吸着微粒剤は、水または水溶液の層に置かれている点で特徴付けられる。
【００１０】
別の実施形態において、本発明は、前記吸着微粒剤が、自由に動けるように、水または水溶液の層に配置される点で特徴付けられる。
【００１１】
別の実施形態において、本発明は、前記マイクロチャネルを充填する層の１つを形成する前記有機物質が、液相中にある点で特徴付けられる。
【００１２】
別の実施形態において、本発明は、前記異なるマイクロチャネルが、異なる吸着剤の顆粒を含む点で特徴付けられる。
【００１３】
別の実施形態において、本発明は、前記異なるマイクロチャネルが、全く同一の吸着剤の顆粒を含む点で特徴付けられる
別の実施形態において、本発明は、前記マイクロチャネルを充填する層の１つを形成する前記有機物質が固相中にある点で特徴付けられる。
【００１４】
別の実施形態において、本発明は、前記異なるマイクロチャネルが、全く同一の吸着剤の顆粒を含む点で、特徴付けられる。
【００１５】
別の実施形態において、本発明は、前記異なるマイクロチャネルが、異なる吸着剤の顆粒を含む点で特徴付けられる。
【００１６】
別の実施形態において、本発明は、吸着微粒剤を含有する前記水または水溶液の層の厚みが、３ミリメートルを超えない点で特徴付けられる。
【００１７】
別の実施形態において、本発明は、前記マイクロチャネルを充填する層の１つを形成する前記有機物質が、液相中にある点で特徴付けられる。
【００１８】
別の実施形態において、本発明は、前記マイクロチャネルを充填する層の１つを形成する前記有機物質が、固相中にある点で特徴付けられる。
【００１９】
別の実施形態において、本発明は、前記異なるマイクロチャネルが全く同一の吸着剤の顆粒を含む点で特徴付けられる。
【００２０】
別の実施形態において、本発明は、前記マイクロチャネルを充填する層の１つを形成する前記有機物質が、光学的に透明であるか、またはＸ線透過性であり、かつ、前記ポリキャピラリーチューブが、対応して、光学的放射またはＸ線放射を透過できるように作成される点で特徴付けられる。
【００２１】
別の実施形態において、本発明は、前記異なるマイクロチャネルが異なる吸着剤の顆粒を含む点で特徴付けられる。
【００２２】
別の実施形態において、本発明は、前記マイクロチャネルを充填する層の１つを形成する前記有機物質が、光学的に透明であるかまたはＸ線透過性であり、かつ、前記ポリキャピラリーチューブが、対応して、光学的放射またはＸ線放射を透過できるように作成される点で特徴付けられる。
【００２３】
別の実施形態において、本発明は、前記マルチチャネル構造が、真っ直ぐなポリキャピラリーチューブの形態で作成される点で特徴付けられる。
【００２４】
別の実施形態において、本発明は、前記ポリキャピラリーチューブが、ガラスまたは石英から作成される点で特徴付けられる。
【００２５】
別の実施形態において、本発明は、前記マルチチャネル構造が、曲がったポリキャピラリーチューブの形態で作成される点で特徴付けられる。
【００２６】
別の実施形態において、本発明は、前記ポリキャピラリーチューブが、ガラスまたは石英から作成される点で特徴付けられる。
【００２７】
別の実施形態において、本発明は、前記マルチチャネル構造が、その横軸寸法よりも短い長さを有するタブレットの形態のポリキャピラリーチューブとして作成される点で特徴付けられる。
【００２８】
別の実施形態において、本発明は、前記ポリキャピラリーチューブが、ガラスまたは石英から作成される点で特徴付けられる。
【００２９】
別の実施形態において、本発明は、前記マイクロチャネルを充填する層の１つを形成する前記有機物質が、光学的に透明であるかまたはＸ線透過性であり、かつ、前記ポリキャピラリーチューブが、対応して、光学的放射またはＸ線放射を透過できるように作成される点で特徴付けられる。
【００３０】
別の実施形態において、本発明は、前記マルチチャネル構造が、真っ直ぐなポリキャピラリーチューブの形態で作成される点で特徴付けられる。
【００３１】
別の実施形態において、本発明は、前記マルチチャネル構造が、曲がったポリキャピラリーチューブの形態で作成される点で特徴付けられる。
【００３２】
別の実施形態において、本発明は、前記マルチチャネル構造が、その横軸寸法よりも短い長さを有するタブレットの形態の、１本のポリキャピラリーチューブとして作成される点で特徴付けられる。
【００３３】
別の実施形態において、本発明は、前記ポリキャピラリーチューブが、ガラスまたは石英から作成される点で特徴付けられる。
【００３４】
別の実施形態において、本発明は、前記ポリキャピラリーチューブが、その横軸寸法よりも大幅に小さいマイクロチャネル壁の厚みを有するように作成される点で特徴付けられる。
【００３５】
センサーは、天然水および技術関連溶液（測定される、低い濃度の成分を含む）の定性的および定量的な分析のための高感度分析用デバイスにおける用途のために意図される。
【００３６】
センサーの設計は、その製造の単純化およびコストの削減、分析される溶液の拡大した範囲、その動力学的特徴の改善、ならびに、分析感度の上昇を提供する。
【００３７】
センサーは、１本のポリキャピラリーチューブの形態のマルチチャネル構造を有し、このチューブ全体にわたって、不混和性物質の２つの層を充填されたマイクロチャネルを形成する。一方の層（４）は、水または水溶液から形成され、もう一方の層（３）は、有機物質から形成される。マイクロチャネルにおける上記層のうちの前者は、吸着微粒剤（５）を含む。
【００３８】
提案される本発明は、蛍光センサー製造の単純化およびコスト削減、全く同一のデバイスを用いて分析される溶液の範囲の拡大、蛍光センサーを利用する分析方法の動力学的特徴の改善ならびにＸ線蛍光法を使用する分析感度の上昇に存在する技術的成果の達成を目的とする。
【００３９】
提案される本発明に従う蛍光センサーは、特許文献２から公知である、最も近いセンサーと同様に、マイクロチャネルを備えるマルチチャネル構造に基づいて作成され、そして、マルチチャネル構造の端面の１つの側部にあるマイクロチャネル内に配置される吸着微粒剤を含む。
【００４０】
この技術的成果を達成するために、提案される蛍光センサーにおける上記マルチチャネル構造は、上記最も近い公知のものとは異なり、１本のポリキャピラリーチューブを備え、このキャピラリー全体によって上記マイクロチャネルを形成する。マイクロチャネルは、２層の不混和性物質で充填される。この層の一方は、水または水溶液からなる。この層は、吸着微粒剤を含む。第２の層は、有機物質からなる。
【００４１】
マイクロチャネルを充填する水層または水溶液の層（その中に吸着微粒剤が配置される）の厚さは、３ミリメートルを超えない。この理由は、上記層の厚みのさらなる増加が、上記層と有機物質の層の分配における改善をもたらさず、すなわち、有機物質からの吸着剤顆粒の良好な分離のためのさらなる寄与をもたらさないが、その代わりに、水または水溶液層に吸着される成分の拡散時間の増加に起因する、分析時間の増加を生じるという事実にある。
【００４２】
水または水溶液層中の吸着微粒剤は、自由に動けるように、有利に並べられる。このことは、吸着される成分の全吸着微粒剤表面へのアクセスの可能性を保証し、すなわち、分析される広範囲の溶液においてセンサーの動力学的特徴を改善し、この溶液において、微粒剤は、異なる膨張特性を有し得る。
【００４３】
異なるマイクロチャネルに配置される微粒剤は、全く同一または異なる吸着剤に属し得る。
【００４４】
第１の実施形態は、独立した蛍光シグナルを有する少数の成分を含有する溶液の分析を可能にするセンサーの開発のために、良好に使用される。
【００４５】
第２の実施形態は、干渉する蛍光シグナルを有する多数の成分を含有する他成分溶液の分析を実施可能にするチップの開発のために、良好に使用される。
【００４６】
特に、ガラスまたは石英製のポリキャピラリーチューブを作製することが都合がよい。
【００４７】
このことは、供給源であるポリキャピラリーチューブの製造（これらの物質について開発された技術の利用を含む）を単純にし、製造コストを減少することを可能にする。
【００４８】
この点において、酸性溶液および中性溶液の分析のためのポリキャピラリチューブは、より安価な材料としてガラスから良好に作製される。
【００４９】
ガラスと化学的に相互作用するアルカリ性溶液の分析については、石英のポリキャピラリーチューブを作製することが好ましい。
【００５０】
特に、その横軸寸法よりも１オーダー程度小さいマイクロチャネル壁の厚みを有するポリキャピラリーチューブを作製することが好都合である。
【００５１】
このことは、デバイス中の全ての吸着剤顆粒からの付加的な蛍光作用について確立されたＸ線蛍光分析に対するセンサーに関連する。
【００５２】
この点において、可視領域における発光スペクトル分析のための化学的および生物学的チップを産生する場合、ポリキャピラリーチューブは、対応する吸着剤の各微粒剤からのシグナルの統合を避けるために、より大きい壁の厚みで作製され得る。
【００５３】
マルチチャネル構造は、真っ直ぐまたは曲がったポリキャピラリーチューブの形態で作製され得る。
【００５４】
第１の実施形態は、その到達しにくい点において、溶液の流れを分析することを必要性に関連するその小型化を特に必要としないデバイスの分析ユニットに組み込まれる、蛍光センサーの開発のために、良好に使用される。この実施形態において、励起放射線が、その内部に吸着微粒剤を有するマイクロチャネルを備える端面に適用され、励起放射線の供給源は、上記ユニット内に収容される。
【００５５】
第２の実施形態は、到達しにくい点において分析される溶液の流れに置かれるデバイスの小型分析ユニットに組み込まれる、蛍光センサーの開発のために、良好に使用される。この実施形態において、励起放射線は、反対側の端面に適用され、ここには、吸着微粒剤は存在せず、励起放射線の供給源は、上記ユニットの外側に収容される。
【００５６】
しかし、センサー適用の特定の条件に依存して、真っ直ぐなポリキャピラリーチューブの形状のマルチチャネル構造の実施形態は、吸着微粒剤を含まない端面の側部から供給される励起放射線の場合においても、好都合であることが判明し得る。逆に言うと、曲がったポリキャピラリーチューブの形状のマルチチャネル構造の実施形態は、吸着微粒剤を含有するマイクロチャネルを備える端面に供給される励起放射線の場合に、好都合となり得る。
【００５７】
ポリキャピラリーチューブの真っ直ぐおよび曲がった形状の両方で作製されるマルチチャネル構造について、センサーの利用がまた可能であり、励起される発光放射線のセンサーが、吸着微粒剤を含まない端面の側部に配置される。
【００５８】
マルチチャネル構造はまた、タブレットの形態で、その横軸寸法よりも短い長さを有する１本のポリキャピラリーチューブとして作製され得る。
【００５９】
この実施形態は、励起放射線が供給されるポリキャピラリーチューブの端面に関係なく、より小型の分析用デバイスに好都合である。
【００６０】
マイクロチャネルを充填する上記の層のうちの１つを形成する有機物質は、固相または液相のいずれかであり得る。
【００６１】
第１の実施形態は、デバイスの分析ユニット内に直立位置で配置される蛍光センサーの開発のために、良好に使用される。このデバイスにおいて、水溶液の層は、有機物質の層の下に置かれる。
【００６２】
第２の実施形態は、デバイスの分析単位内に、任意の位置で配置される蛍光センサーの開発のために良好に使用される。この実施形態はまた、吸着微粒剤が、水溶液中の物質とだけでなく、有機層中の物質とも相互作用し得る場合に、好ましい。
【００６３】
吸着剤顆粒を含まない端面の側部に、励起放射線の供給源または励起発光放射線のセンサーを収容することを意図するセンサーの利用の全ての場合において、マイクロチャネルを充填する上記の層のうちの１つを形成する有機層（すなわち、センサーの上記端面に隣接する層）は、対応する放射線（Ｘ線または光）に対して透明であるべきである。この点において、１本のポリキャピラリーチューブは、上記放射線を輸送できるように作製されるべきである。
【００６４】
提案される本発明に従う、マルチチャネル構造に基づく蛍光センサーは、以下のようにして構築される。例えば、ガラスまたは石英製であり、透過セクションにおいて数百ミクロンまでのユニットから同じサイズの数十万のキャピラリー全体（マイクロチャネル）を備える、１本のポリキャピラリーチューブ１（図１）は、不活性物質の層２を有する上部端面の側部にらせん状に封着される。各マイクロチャネル内では、２つの物質の層が置かれる。上側層３は、有機物質から形成され、下側層４は、水または水溶液から形成される。この層において、吸着微粒剤５は、自由に動けるような条件下に置かれ、マイクロチャネルの内径よりも小さな最大直径（例えば、１０〜２０％小さい）を有する。下側端面は、吸着微粒剤の直径よりも小さい孔の直径を有する不活性な濾過物質の層６で覆われる。
【００６５】
提案されるセンサーの部分を形成するマルチチャネルポリキャピラリー構造は、以下に記載されるこの特定の実施形態および他の特定の実施形態において、例えば、特許文献３、４に記載される方法に従って製造され得る。また、特許文献５に記載されるようなポリキャピラリークロマトグラフカラムの製造に使用される技術を用いることも可能である。上記技術は、マイクロチャネルの断面寸法において小さな分散を保障するための必要性が存在する場合に好ましい。
【００６６】
改変されたマルチチャネル構造に基づく蛍光センサーが、図２に示され、これはまた、不活性物質の層２を有する上側端面にらせん状に封着された、１本のポリキャピラリーチューブ１を備える。キャピラリーにより形成されるマイクロチャネルは、有機物質の内側層３、および、その内部に自由に配置される吸着微粒剤を有する水または水溶液の層４を含む。不活性な濾過物質の層６は、水または水溶液層の側部にある端面を覆う。図２に従うデバイスの実施形態の特有の特徴は、この実施形態がタブレットの形状で作製され、その端面の直径よりも小さい長さを有する１本のポリキャピラリーチューブから製造される点にある。
【００６７】
図３に示される実施形態において、マルチチャネル構造に基づいて提案される蛍光センサーはまた、不活性物質の層７を有する端面のうちの１つに、らせん状に封着される、１本のポリキャピラリーチューブ１を備える。キャピラリーにより形成されるマイクロチャネルは、有機物質の内部層８、および、その内部に自由に配置される吸着微粒剤５を有する水または水溶液の層４を含む。不活性な濾過物質の層６は、水または水溶液の層の側部にある端面を覆う。
【００６８】
この実施形態に従うデバイスの特有の特徴は、曲がったポリキャピラリーチューブから作製される点にある。このデバイス実施形態の他の特徴は、不活性物質の層７および有機物質の内部層８が、Ｘ線透過性、および／または光学的に透明であり、上記１本のポリキャピラリーチューブが、対応して、光学的放射またはＸ線放射を輸送できるように作製される点にある。
【００６９】
第１の場合において、有機物質で充填された凝集マイクロチャネルは、光のガイドとして機能し、そして、第２の場合（曲がった型として）において、Ｘ線放射の透過および回転のための手段として機能する。この場合、マイクロチャネル壁からの放射線の全外部反射が利用され、マイクロチャネルの幾何学、壁物質の特性および有機物質の特性が、複数の全外部反射のための条件を満たすように選択される（非特許文献１０、特許文献６）。
【００７０】
表１は、図１および図２に示される場合において、真っ直ぐなポリキャピラリーチューブ（センサーがタブレットの形状で作製される場合、短い長さを含む）の端面の一方をらせん状に封着するか、または、この端面を覆う、層２の製造のために使用される物質の例を列挙する。
【００７１】
（表１）
【００７２】
【表１】
2005300536.tif 000003
表２は、図３に示される場合において、曲がったポリキャピラリーチューブの端面のうちの１つをらせん状に封着するか、またはこの端面を覆うための層７の製造のための、不活性な、Ｘ線透過性（≪ＲＬ≫）および／または紫外線に対して透明（≪ＵＶＴ≫）な物質の例を列挙する。
【００７３】
（表２）
【００７４】
【表２】
2005300536.tif 000004
表３は、図１および図２に示される、真っ直ぐなポリキャピラリーチューブ（タブレットの形状のものを含む）から作製されるセンサーの内側層３、または、図３に示される曲がったポリキャピラリーチューブから作製されるセンサーの内側層８を形成する有機物質の例を列挙する。
【００７５】
（表３）
【００７６】
【表３】
2005300536.tif 000005
表４は、水または水溶液の層４に置かれる微粒剤５を構成する吸着剤の例を列挙する。
【００７７】
（表４）
【００７８】
【表４】
2005300536.tif 000006
表５は、水または水溶液層の側部の端面を覆う層６のための不活性な濾過物質の例を列挙する。
【００７９】
（表５）
【００８０】
【表５】
2005300536.tif 000007
マルチチャネルポリキャピラリー構造に基づいて提案される蛍光センサーの製造において、キャピラリーの上昇効果は、湿潤能力を保有する液体のために利用され得る。マイクロチャネル内に液体有機物質の層を有するデバイスの製造は、以下の工程を包含する。
【００８１】
Ａ．ボールミルで吸着剤物質を予備的に粉砕し、その後、得られた粉末を、０．１Ｍ  塩化ナトリウム溶液中のカラム沈降により狭い画分に分離する。所定の型のセンサーに必要とされる画分を回収し、例えば、２０ミクロンサイズの別個のチャネルを有するポリキャピラリーチューブについて、１５〜１７ミクロンの粒子サイズに限定して画分を回収する。
【００８２】
Ｂ．ポリキャピラリーカラム９（真っ直ぐなポリキャピラリーチューブ）の加工中の製品を、据え置きフレーム１３に設置されたスタンドをスライドする、調節可能な高さホルダー１１のクランプ１０に締め付ける（図４）。ホルダー１１によって、ポリキャピラリーカラム９は、その長さの半分まで、移動可能なステージ１５上に置かれ、次いで、フレーム１３に設置される有機液体を含む容器１４に浸漬される。ステージ１５は、自由な指標化様式および制御された指標化様式の両方で、ガイドローラー１６上を移動し得る。
【００８３】
有機液体は、以下の特性を保有するべきである：
−ポリキャピラリーカラムのマイクロチャネル壁の物質を湿潤するが、水よりも程度は低い；
−液体は、水相と混和性であるべきでない；
−液体は、水よりも軽いべきである。
【００８４】
例えば、ヘキサンがこのような液体として選択され得る。全てのカラムは、毛管力によって５分にわたってヘキサンで完全に充填される。
【００８５】
Ｃ．事前に、チャネルの数に対応する多数の吸着剤の質量を算出し、重量を計測する。例えば、４００，０００個のマイクロチャネルを有するポリキャピラリーカラムにおいて、各々２０ミクロンのマイクロチャネルに１つの吸着剤顆粒を入れるために、１５〜１８ミクロンの粒子サイズおよび１．１ｇ／ｃｍ３の密度を有する吸着剤分画の１ｍｇを用いることが必要であり、同時に１００個のセンサーを作成するためには、１００ｍｇの吸着剤を用いることが必要である。
【００８６】
Ｄ．作業用の懸濁物を調製する。自動滴フィーダー１８および混合微小デバイス１９を備え付けられているガラス製の微小容器１７に入れられた軽量した量の吸着剤に、１００滴（製造されるセンサーの数による）（各々５×１０−２ｃｍ３）の、吸着剤の密度と同じ密度を有する濃塩化ナトリウム溶液を、別の液体測定ユニット（ドロッパー）を用いて導入し、混合物を撹拌して安定な懸濁物を得る。
【００８７】
Ｅ．短縮型の円錐の形状に切り出されたウェル２１を備える移動可能なステージ１５上に位置付けられる、疎水性プレート２０（例えば、ポリエチレン製）を使用し、その配置および間隔は、ホルダー１１のクランプ１０の位置とその間の距離に対応する。円錐形のウェル２１の中央を懸濁物微量フィーダー１８に進めて調節し、調整された容量の滴を実施することによって、１滴の懸濁物を、１００個のウェルの各々に入れる。
【００８８】
Ｆ．ホルダー１１のレベルを、短時間で上げ、ヘキサンを含むガラス容器１４を横に引き、移動可能なステージ１５上に設置された円錐形ウェル２１内に懸濁物の滴を有する疎水性プレート２０を、ホルダーの下に置き、ステージを厳密に計算された位置に固定する。ホルダー１１を、各ポリキャピラリーカラム９の下側端部が、対応する懸濁物の滴と接触するような方法で引っ張られる。約３０秒の時間で、懸濁物は、（残さず全ての滴が）毛管力によりカラム内に引き込まれる。
【００８９】
図５に示される、異なる拡大率で取られたカラムの下側端面の顕微鏡写真は、吸着剤粒子２２が、マルチチャネル構造の別個のマイクロチャネル２３に含まれるスキームを示すことを可能にする。
【００９０】
Ｇ．ポリキャピラリーカラムの上側端面を、表１または２に記載される方法のうちの１つにより封着する。
【００９１】
Ｈ．準備完了したセンサーの各々の下側部分を、１本のシリコーンチューブから作製された側壁を有する専用のキャップ２４（図６）で覆い、ポリキャピラリーカラム９の外側壁をきっちりと隣接させる。キャップ２４の底部は、プラスチック製の円筒型のリング２７の周りを延ばされた、ネットまたは微小孔性膜２６によって形成され、図６に示すように、上記円筒型リング２７の外側表面に一端を接着し、１本のシリコーンチューブ２５の内側表面にもう一端を接着する。対応するネットまたは膜の例を表５に列挙する。特に、１０ミクロンのナイロンスクリーンフィルター（標準的なＭｉｌｌｉｐｏｒｅの製品）が使用される。吸着微粒剤が、１０ミクロンよりも大きいサイズである場合、改変物が使用される。全ての他の実施形態において、スクリーンミクロフィルターの代わりに、吸着微粒剤の寸法に従って選択される膜（例えば、５ミクロン以下の微小孔を有するポリアセテート膜（標準的なＭｉｌｌｉｐｏｒｅの製品））が使用される。センサーの下側部分にキャップを取り付ける前に、ポリキャピラリーチューブの外側表面に直接隣接されたシリコーンチューブの内側表面が、重合した水−忌避封止剤（接着剤）の薄層でコーティングされる。
【００９２】
固体有機層（例えば、パラフィン）を有するデバイスの製造工程は、上記の工程Ａ、Ｃ、Ｄ、ＥおよびＨを包含し、工程ＢおよびＦの実施形態において異なり（以下の対応するＢ１およびＦ１を参照のこと）、そして、工程Ｇが省略される。
【００９３】
Ｂ１．ポリキャピラリーカラムの加工中の製品を、調節可能な高さホルダー１１を使用して、移動可能なステージ１５上に配置され、かつ、ヘキサンの代わりに融解パラフィンを含有する容器１４内に、カラムの下側端面の下１〜２ｍｍのレベルまで浸漬される（図４）。パラフィンは、溶解され、外部のサーモスタットから供給される熱水（またはシリコーンオイル）を有する容器内に挿入された熱交換チューブ２８によって溶解した状態に維持される。
【００９４】
３０分の工程において、全てのカラムが、毛管力によって液体パラフィンで完全に充填される。その後、キャピラリーカラムが、３ｃｍ未満の高さを有するポリキャピラリーの下側部分のみが液体中に残るレベルまで上げられる。このシステムは、この位置に１０分間維持され、カラムの浸漬されていない部分のパラフィンを冷やして固まらせる。
【００９５】
Ｆ１．ホルダー１１のレベルを、短時間で上げ、液体パラフィンを含有するガラス容器１４を、ステージ１５を動かすことによって横に引き、懸濁物の滴を有する疎水性プレート２０を、ホルダーの下に置き、厳密に計算された位置に固定する。ホルダー１１を、ポリキャピラリーカラムの各々の下側端部が、懸濁物の対応する滴と接触するような方法で引っ張る。カラムの下側部分のパラフィン容量の、冷却および固化による減少（約５％）に起因して、懸濁物の滴は、約３００秒で、（残さず）カラム内に完全に引き込まれる。
【００９６】
液体または固体の有機層を有する異なる吸着剤を含むデバイス（蛍光チップ）の製造は、上記の実施形態と類似するが、工程ＣおよびＤの認識においてのみ異なる（以下の対応するＣ１およびＤ１を参照のこと）。
【００９７】
Ｃ１．事前に、チャネルの数に対応する多数の吸着剤粒子の質量を算出し、重量を測定する。例えば、１０の異なる吸着剤を使用し、４００，０００個の２０ミクロンチャネルを有するポリキャピラリーチューブを選択する場合、１５〜１８ミクロンの粒子サイズと１．１ｇ／ｃｍ３の密度を有する各吸着剤（表４を参照のこと）の１００μｇを用いる必要がある。１００個のセンサーを同時に作製するためには、各々１０ｍｇの吸着剤を用いる必要がある。
【００９８】
Ｄ１．作業用懸濁物を調製する。１００滴（各々５×１０−２ｃｍ３）の吸着剤の密度と等しい密度の濃塩化ナトリウム溶液を、別の類似の滴下ユニットの助けにより、自動滴フィーダー１８および混合微小デバイス１９を備え付けられたガラス製の微小容器１７に入れられた、測量した量の吸着剤混合物に導入し、混合物を撹拌して、安定な懸濁物を得る。
【００９９】
センサー製造のプロセスは、作業用吸着剤の含量およびセンサーの機能速度を決定するためのその選択的な試験の工程を包含する。
【０１００】
試験中のセンサーは、１０分間、０．１Ｎ塩酸溶液の入ったビーカー中に（溶液を撹拌しつつ）維持され、次いで、蒸留水で３回洗浄する。ｐＨメーターを使用して、蒸留水のｐＨが、センサーの存在下で変化しないままであることを確認する。
【０１０１】
その後、センサーを、ｐＨメーターの下に置かれた、２０ｍｌの０．０１Ｎ  ＮａＣｌ容器の入ったビーカー内に入れ、継続的に撹拌しながら経時的に溶液のｐＨの変化を追跡する。このような変化、すなわち、溶液の酸性化は、Ｎａ＋−Ｈ＋のイオン交換に起因して生じる。試験は、結果の信頼性を確証するために、少なくとも２回行なう。図７は、結果が、完全に実質的に再現されることを示す。示される曲線上のプラトー領域に達するまでの時間（約７分）は、平衡時間、すなわち、センサーの動力学的特徴の指標に対応し、一方で、ｐＨ値の低下は、交換能力を示す。この低下が、ｐＨ６．８〜７．０からｐＨ＝３．６０〜３．７５への変化に対応することが、図７の曲線から分かる。換言すると、これは４．３〜４．４μｇ当量に対応し、ＫＵ−２カチオンのタブレット化能力を考慮すると、４〜４．５ｍｇ当量／ｇと等しく、これは、１ｍｇのカチオンが「作動中」であると見られ得る。
【０１０２】
得られるセンサーは、異なる溶液の分析的な制御のために使用され得る。制御ユニット設計の例は、図８〜１１に示される。これらの図において、２９はフロースルーするセル；３０はセンサー；３１は試験される溶液を有する容器；３２はポンプ；３３は超音波吸着アクチベーター；３４はＸ線蛍光スペクトル分析機器のＸ線励起源；３５はＸ線蛍光センサー；３６はシグナルコンバーター；３７はコンピュータ；３８はＵＶ放射線（ＵＶレーザー）の供給源；３９はＵＶ励起のための導波管；４０は発光センサー；４１は発光スペクトル分析機器；４２は曲がったポリキャピラリーチューブから作製された有機物質のＸ線透過性層を備えるセンサー；４３はタブレットの形状の１本のポリキャピラリーチューブから作製された、光学的に透明な有機物質の層を備えるセンサー；４４は可視領域における発光放射線のための導波管である。
【０１０３】
特定の分析用ユニットに組み込まれるセンサーの操作を以下に記載する。
【０１０４】
Ｘ線蛍光法を利用する場合、イオン交換によるその精製の生成工程の後の、電気メッキ製造工程（銅および亜鉛メッキ）の洗浄用排水から構成されるフロースルー溶液は、分析のための制御対象として選択される。このような精製溶液における非鉄および重金属イオンの含量は、数１０μｇ／ｌを超えない。従って、これらの精製溶液は、洗浄工業的使用のための天然水レザバへと排出することを可能にする。
【０１０５】
同時に、直接溶液分析におけるＸ線蛍光法の検出限界は、数１０ｍｇ／ｌのレベルである。
【０１０６】
容器３１からの試験される溶液は、センサー３０が浸漬されているセル２９を通って３０〜１２０分でポンプ３２を通過する（図８）。上記の処理の後、対応するスペクトルを、Ｘ線蛍光デバイス「Ｆｏｃｕｓ」（非特許文献９）を用いて記録する。蓄積した要素を脱着し、その後の分析における使用のためにセンサーを復旧するために、センサーのその下側端部（吸着剤を含有する）を、０．１Ｎ  塩酸溶液に浸漬し、その中に１５分間保持する。
【０１０７】
図１２〜１４は、センサーに以下の改変を施して、有機物質の層として、パラフィン（図１２および１４）およびヘキサン（図１３）の層を使用する、１０ｃｍの高さの真っ直ぐなポリキャピラリーチューブから構成されるセンサーを利用して、図８に概略的に示される装置で記録されたＸ線蛍光スペクトルを示す：
−図１２において、センサーは、鉛ガラスから作製され、別個の２０ミクロンの直径と２ミクロンの間の壁厚を有する４００，０００個のマイクロチャネルを備え、この各々のチャネルが、スルホン酸官能基を有するスチレンおよびジビニルベンゼンベースの強酸カチオンＫＵ−２から作製された、１６ミクロンのサイズの微粒剤を含有する；
−図１３において、センサーは鉛ガラスから作製され、別個の１０ミクロンの直径と１ミクロンの間の壁厚を有する１，０００，０００個のマイクロチャネルを備え、この各々が、スルホン酸官能基を有するスチレンおよびジビニルベンゼンベースの強酸カチオンＫＵ−２から作製された８ミクロンのサイズの微粒剤を含有する；
−図１４において、センサーは、鉛ガラスから作製され、別個の１０ミクロンの直径を有する１，０００，０００個のマイクロチャネルを備え、この各々が、カルボン酸官能基を有するポリメチルメタクリレートベースの弱酸カチオンＫＢ−４から作製された、８ミクロンのサイズの微粒剤を含有する。
【０１０８】
蛍光センサーを利用して、異なる時点で見出される洗浄水中の測定される成分の濃度は、図１２において：Ｆｅ−３０μｇ／ｌ；Ｃｕ−９０μｇ／ｌ；Ｎｉ−６０μｇ／ｌ；Ｍｎ−２００μｇ／ｌ；Ｃｏ−３２０μｇ／ｌ，Ｚｎ−１２０μｇ／ｌであり、蓄積および分析の合計時間は３０分である；図１３において：Ｃｕ−５０μｇ／ｌ；Ｆｅ−３０μｇ／ｌ；Ｚｎ−５０μｇ／ｌであり、蓄積および分析の合計時間は１２０分である。
【０１０９】
提示されるスペクトルから見られるように、本発明に従って提案される蛍光センサーの使用は、センサーなしの直接分析制御で得られるものよりも１０００倍小さい成分での信頼できる決定を可能にし、従って、Ｘ線蛍光法を、天然水および排水をモニタリングするための方法のレベルまでに導く。
【０１１０】
吸着微粒剤を含有する端面に供給される紫外線により励起される、可視発光領域における使用のために意図される蛍光センサーは、図９に示される分析用デバイスの部分として利用される。有機発光団または発光的に活性なプローブと架橋された生物学的に活性な分子連続的に流れる溶液の分析は、Ｘ線蛍光について上述されたものと類似の技術により実施されるが、励起放射線の最も適切な供給源は、ＵＶレーザーであり、記録装置は、発光スペクトル分析機器である。上記センサーを使用して測定される成分（有機的または生物学的に活性な物質）の検出限界は、表４の１０行目に列挙される対応する吸着剤蓄積係数に比例して、すなわち、１０２〜１０４の因子によって、減少する。
【０１１１】
Ｘ線透過性またはＵＶ透明な上側層７および内側のＸ線透過性またはＵＶ透明な有機物質の層８を有する曲がったポリキャピラリーチューブから作製される蛍光センサーが、図１０に示される分析用デバイスにおいて使用される。
【０１１２】
ＵＶ透明な上側層２および内側のＵＶ透明な有機物質の層３を有するタブレット形状の１本のポリキャピラリーチューブから作製される蛍光センサーは、図１１に示される分析用デバイスにおいて使用される。
【０１１３】
測定される成分（特に、非鉄および重金属ならびに発光的に活性な有機および生物学的物質）を含有する連続的な流れの溶液の分析は、特定の図に示されるように、供給源３４からの励起Ｘ線放射が分析される溶液中に沈められていない端面の側部に適用される（図１０）か、または、可視領域の発光放射線が、導波管４４の助けにより、センサー４０に伝達される（図１１）ことを除いて、記載されるものと類似する技術によって実施される。
【０１１４】
上記のセンサーを使用して決定される成分の検出限界は、表４に記載される、対応する吸着剤の蓄積係数に比例して減少する。特に、金属の検出限界は、１０３〜１０５倍減少し、有機および生物学的に活性な物質の検出限界は、１０２〜１０４倍減少する。
【０１１５】
マイクロチャネル内に配置される異なる吸着剤を有する蛍光センサー、すなわち、蛍光チップは、図８〜１１に示される設計と類似の分析用デバイスにおいて使用される。しかし、図８および図１０のセンサー３５は、ラスター（２座標）Ｘ線センサーであり、一方で、図９および図１１のセンサー４０は、可視領域にある２座標センサー（電子カメラ）である。Ｘ線蛍光法を使用する場合、測定される化学要素の各々の特徴的な線蛍光バンドについての分析結果は、３次元ダイアグラムの形態で表される：シグナル強度  対  センサーの端面（チップ）における吸着微粒剤座標（位置）。
【０１１６】
可視領域の発光を利用する場合、発光団を含有する測定される有機もしくは生物学的化合物の各発光波長、または、測定される無機もしくは有機成分の影響下で特徴的にシフトする（吸収される）吸着剤に含まれる発光団の各脱励起波長についての分析結果は、三次元ダイアグラムの形態で表される：光シグナル強度  対  センサーの端面（チップ）における吸着微粒剤座標。
【０１１７】
これらの場合の試験結果の処理は、特許文献２に記載されるものと類似の手順により実施される。
【０１１８】
（情報源）
１．Ｇ．Ｋ．Ｂｕｄｎｉｋｏｖ，Ｗｈａｔ  ｉｓ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｓｅｎｓｏｒｓ／／Ｓｏｒｏｓ  Ｅｄｕｃａｔｉｏｎａｌ  Ｊｏｕｒｎａｌ，１９９８，Ｎｏ．３，ｐ．７２−７６（ロシア語）
２．Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  Ｃｈｅｍｏｓｅｎｓｏｒｓ  ｆｏｒ  Ｉｏｎ  ａｎｄ  Ｍｏｌｅｃｕｌｅ  Ｒｅｃｏｇｎｉｔｉｏｎ，ＡＣＳ  Ｓｙｍｐ．Ｓｅｒ．／Ａ．Ｗ．Ｃｚａｒｎｉｋ編／／ＡＣｈＳ  Ｐｕｂｌ．，Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，ＤＣ  １９９２，ｐ．２２５
３．Ｒｅｖｉｅｗｓ：Ｔｈｅ  Ｃｈｉｐｐｉｎｇ  Ｆｏｒｅｃａｓｔ／／Ｎａｔｕｒｅ  Ｇｅｎｅｔｉｃｓ，１９９９，Ｖ．２１，ｐ．１−６０
４．Ｇｉｌｂｅｒｔ  Ｗ．，ＤＮＡ  ｓｅｑｕｅｎｃｉｎｇ  ａｎｄ  ｇｅｎｅ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ／Ｓｃｉｅｎｃｅ，１９８１，Ｖ．２１４，ｐ．１３０５−１３１２
５．Ｖ．Ｂａｒｓｋｉｊ，Ａ．Ｋｏｌｃｈｉｎｓｋｉｊ，Ｙｕ．Ｌｙｓｏｖ，Ａ．Ｍｉｒｚａｂｅｋｏｖ，Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ  ｍｉｃｒｏｃｈｉｐｓ  ｃｏｎｔａｉｎｉｎｇ  ｎｕｃｌｅｉｃ  ａｃｉｄｓ，ｐｒｏｔｅｉｎｓ  ａｎｄ  ｏｔｈｅｒ  ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ  ｉｍｍｏｂｉｌｉｚｅｄ  ｉｎ  ｈｙｄｒｏｇｅｌ：ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ａｎｄ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ  ｉｎ  ｇｅｎｏｍｉｃｓ／／Ｍｏｌｅｋｕｌｙａｒｎａｙａ  Ｂｉｏｌｏｇｉｙａ（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｉｏｌｏｇｙ），２００２，Т．３６，ｐ．５６３−５８４（ロシア語）
６．Ｓ．Ａｍｐｕｅｒｏ，Ｊ．Ｏ．Ｂｏｓｓｅｔ，Ｔｈｅ  ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  ｎｏｓｅ  ａｐｐｌｉｅｄ  ｔｏ  ｄａｉｒｙ  ｐｒｏｄｕｃｔｓ：ａ  ｒｅｖｉｅｗ／／Ｓｅｎｓｏｒｓ  ａｎｄ  Ａｃｔｕａｔｏｒｓ  Ｂ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ，２００３，Ｖ．９４，ｐ．１−１２
７．Ｓｅｉｔｚ  Ｗ．Ｒ．，Ｆｉｂｅｒ  ｏｐｔｉｃ  ｓｅｎｓｏｒｓ／／Ａｎａｌ．Ｃｈｅｍ．，１９８４，Ｖ．８６，Ｎｏ．１，ｐ．１６−２５
８．ロシア連邦特許第２１５７３８５号明細書（２０００年１０月１０日公開）
９．Ｐ．Ｚｈａｎｇ，Ｔ．Ｂｅｃｋ．，Ｗ．Ｔａｎ，Ｄｅｓｉｇｎ  ａ  ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  ｂｅａｃｏｎ  ｗｉｔｈ  ｔｗｏ  ｄｙｅ  ｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，Ａｎｇｅｗａｎｄｔｅ  Ｃｈｅｍｉｅ  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｅｄｉｔｉｏｎ，２００１，Ｖ．４０，ｐ．４０２−４０５
１０．米国特許第６，０２３，５４０号明細書（２０００年２月８日公開）
１１．ロシア連邦特許第２０９６３５３号明細書（１９９７年１１月２０日公開）
１２．独国特許第４４１１３３０号明細書（２００３年８月１４日公開）
１３．ロシア連邦実用新案特許第３１８５９号明細書（２００３年８月２７日公開）
１４．Ａ．Ｓ．Ｓｃｈｅｒｂａｋｏｖ，Ｓ．Ｍ．Ｃｈｅｒｅｍｉｓｉｎ，Ｖ．Ｖ．Ｄａｎｉｃｈｅｖ，Ｖ．Ｓ．Ｏｚｅｒｏｖ，Ｆｏｃｕｓ−１  Ｘ  ｒａｙ  ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ，Ｐｒｏｃｅｅｄ．ＳＰＩＥ，２０００，Ｖ．４１５５，ｐ．１３１−１３７
１５．Ｖ．Ａ．Ａｒｋａｄ’ｅｖ，Ａ．Ｐ．Ｋｏｌｏｍｉｊｔｓｅｖ，Ｍ．Ａ．Ｋｕｍａｋｈｏｖ，Ｉ．Ｙｕ．Ｐｏｎｏｍａｒｅｖ，Ｉ．Ａ．Ｋｈｏｄｅｅｖ，Ｙｕ．Ｐ．Ｃｈｅｒｔｏｖ，Ｉ．Ｍ．Ｓｈａｋｈｐａｒｏｎｏｖ．Ｗｉｄｅ−ｂａｎｄ  Ｘ  ｒａｙ  ｏｐｔｉｃｓ  ｗｉｔｈ  ａ  ｌａｒｇｅ  ａｎｇｕｌａｒ  ａｐｅｒｔｕｒｅ．Ｕｓｐｅｋｈｉ  Ｆｉｚｉｃｈｅｓｋｉｋｈ  Ｎａｕｋ（Ａｄｖａｎｃｅｓ  ｉｎ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｓｃｉｅｎｃｅｓ），Ｍａｒｃｈ  １９８９  г．，Ｖ．１５７，Ｉｓｓｕｅ  ３，ｐ．５２９−５３７（ロシア語）
１６．米国特許第５，１９２，８６９号明細書（１９９３年３月９日公開）
【図面の簡単な説明】
【０１１９】
提案される本発明は、添付の図面によって例示される。
【図１】図１は、真っ直ぐなポリキャピラリーチューブの形状のマルチチャネル構造を含むデバイスの実施形態を示す。
【図２】図２は、曲がったポリキャピラリーチューブの形状のマルチチャネル構造を含むデバイスの実施形態を示す。
【図３】図３は、マルチチャネル構造がタブレットの形状で作製されるデバイスの実施形態を示す。
【図４】図４は、センサー製造プラントの例を概略的に示す。
【図５】図５は、ポリキャピラリーチューブの開いた下側端面の顕微鏡写真を示す。
【図６】図６は、センサーの底部部分を形成する微小孔性底部を有する特製のキャップの構造の例を示す。
【図７】図７は、センサーの操作性を試験するための電位差測定曲線を示す。
【図８】図８は、溶液のＸ線蛍光分析のための分析用デバイスに組み込まれる、提案されるセンサーの利用を示す。
【図９】図９は、可視領域における溶液の発光分析のための分析用デバイスに組み込まれる、提案されるセンサーの利用を示す。
【図１０】図１０は、マイクロチャネルを充填する層のうちの１つを形成する、光学的に透明な有機物質を有し、溶液のＸ線蛍光分析のための分析用デバイスに組み込まれる、提案されるセンサーの利用を示す。
【図１１】図１１は、マイクロチャネルを充填する層のうちの１つを形成する、光学的に透明な有機物質を有し、可視領域における溶液の発光分析のための分析用デバイスに組み込まれる、提案されるセンサーの利用を示す。
【図１２】図１２は、マルチチャネル構造に基づいて提案されるセンサーを利用する、異なる溶液の分析の間に記録されるＸ線蛍光を示す。
【図１３】図１３は、マルチチャネル構造に基づいて提案されるセンサーを利用する、異なる溶液の分析の間に記録されるＸ線蛍光を示す。
【図１４】図１４は、マルチチャネル構造に基づいて提案されるセンサーを利用する、異なる溶液の分析の間に記録されるＸ線蛍光を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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